国家自然科学基金(61100180)
- 作品数：7 被引量：453H指数：5
- 相关作者：陈海明崔莉谢开斌赵泽黄庭培更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院大学中国科学院研究生院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院战略性先导科技专项国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术更多>>
- 物联网软件体系结构中的感执模型的求精被引量：5
- 2014年
- 物联网的基本功能是感知物理环境,并根据实时的感知信息和用户的执行需求实现对物理环境的控制.因此,感执模块是物联网软件的核心模块.为最终将软件体系结构应用于物联网软件的开发,在基于物理模型的物联网软件体系结构(physical-model driven software architecture,简称PMDA)研究的基础上,对PMDA中的感执模型SEM进行求精,求精后的感执模型称为R-SEM.R-SEM考虑了物联网的特有属性,将SEM的内部构件按照物理应用的感执工作流程分解为用通信顺序进程(communication sequential process,简称CSP)表达的子构件来说明构件端口的功能实现,并采用CSP中的导管运算符来说明子构件的端口与构件的端口之间的同步,通过CSP描述了子构件与子构件之间的交互.使用进程分析工具(process analysis toolkit,简称PAT)对R-SEM进行了验证.验证结果表明:R-SEM中子构件之间的交互、子构件的端口与构件的端口之间的同步保持了SEM所具有的保证物理应用之间有效互联的性质——不死锁、不中止和不发散.由于R-SEM精化了SEM的内部组成,且保持了SEM的有效互联性质,因此,R-SEM对最终将PMDA应用于物联网软件的开发具有实际的指导意义.
- 谢开斌陈海明崔莉
- 关键词：物联网通信顺序进程
- 面向服务的物联网软件体系结构设计与模型检测被引量：68
- 2016年
- 物联网软件体系结构用于定义物联网应用系统的构件模型和交互拓扑,是构建支持水平互联、异构集成、资源共享和动态维护的物联网应用系统的基础.面向服务的软件体系结构(Service Oriented Architecture,SOA)是目前构建各类物联网应用系统最常用的风格,国内外研究人员已经提出了多种面向服务以"物端"为中心的物联网软件体系结构参考模型.该文对这些参考模型进行了比较分析,指出了它们基于的软件构件类型、采用的设计原则及具有的结构属性的不同,说明了这些参考模型适用于指导不同规模和不同应用需求的物联网应用系统的构建,并且分析了基于软件体系结构的物联网应用系统的形式化建模与模型检测方法.最后,指出了未来为建立基于软件体系结构的物联网应用系统开发方法还需要开展的研究工作.
- 陈海明崔莉
- 关键词：物联网软件体系结构参考模型
- PMDA:一种物理模型驱动的物联网软件体系结构被引量：11
- 2013年
- 实现众多物理应用之间的互联是建立物联网的基本方法.然而,如何设计一种有效的架构指导物理应用的水平化互联是目前物联网研究领域尚未解决的问题之一.针对该架构设计问题,提出了一种支持物理应用水平化互联的物理模型驱动的物联网软件体系结构(PMDA).PMDA由3个模型组成,分别是物理模型、感执模型和应用模型.模型之间以及模型内的组件之间通过连接器进行连接与交互,模型或组件在交互时需要满足一定的约束条件.通过体系结构描述语言Wright对PMDA中的3个模型的组成以及模型之间的交互进行了形式化描述.通过一种形式化验证工具PAT验证了用Wright描述的PMDA可以保证水平化互联起来的物理应用的有效性,即不存在死锁、发散和中止这3个影响物理应用有效互联的性质.基于PAT的验证结果,通过数学归纳法证明了根据PMDA开发的物联网应用系统在交互时不存在死锁、发散和中止的情形.
- 谢开斌陈海明崔莉
- 关键词：物联网物理应用软件体系结构物理模型
- 无线传感器网络中一种抗无线局域网干扰的信道分配机制被引量：38
- 2012年
- 无线传感器网络(WSN)易受到与其共享信道的无线局域网(Wifi)干扰,造成通信可靠性及吞吐量下降.当具有不同优先级的多个WSN受到Wifi干扰时,如何按优先级分配信道,并兼顾整体通信可靠性及吞吐量是一个重要问题.针对该问题,作者提出了一种抗Wifi干扰的信道分配机制EasiCAP(Channel Allocation for wireless sensor networks with Priority).该机制利用基于干扰强度和活跃比率的干扰特征模型(External Interference Model,EIM)度量WSN中各信道的Wifi干扰;同时,采用以接收端为中心的模型(Internal Interference Model,IIM)度量各WSN之间的干扰.然后,各WSN根据EIM和IIM度量的结果,采用局部化贪婪信道分配算法独立、实时地选择信道,通过保持信道、切换信道及抢占信道操作实现按优先级分配信道,并尽可能降低所有网络所受干扰之和.实际测量和仿真结果表明,EasiCAP可为各WSN提供与其优先级相对应的通信可靠性和吞吐量;而且该机制下的平均通信可靠性及吞吐量也比现有方法高.此外,EasiCAP未带来过大的开销.
- 张招亮陈海明黄庭培崔莉赵泽
- 关键词：无线传感器网络信道干扰无线局域网物联网
- 物联网体系结构与实现方法的比较研究被引量：312
- 2013年
- 构建物联网设计与实现的统一方法是目前物联网研究领域亟待解决的问题之一.物联网体系结构是设计与实现物联网系统的首要基础.文中从功能角度将目前已经提出的物联网体系结构分为"后端集中式"和"前端分布式"两种类型,并以水平性、可扩展性、环境感知性、环境交互性和自适应性等为指标对这两类体系结构进行了比较分析,指出了USN和IoT-A具有更多符合物联网特征的属性,对未来物联网的设计与实现具有更好的参考价值.文中还从物品连接模式、通信协议和服务机制3个方面对这两类物联网体系结构指导下的物联网实现方法进行了分层归纳,总结了目前建立后端集中式和前端分布式物联网系统的常用方法.最后还指出,为形成物联网设计与实现的统一方法,未来还需要在物联网体系结构的形式化说明与验证、物联网服务机制的实现方面,深入开展一些研究工作.
- 陈海明崔莉谢开斌
- 关键词：物联网体系结构通信协议
- EasiPLED:一种基于监督学习理论的无线传感网络分组丢失和错误原因识别方法被引量：5
- 2013年
- 信道错误和冲突是导致无线网络中分组丢失和错误的两类主要因素.有效识别分组丢失和错误的原因是实现高性能无线传感器网络协议的基础.然而传感器节点资源的有限性和无线通信环境的复杂性给该问题的研究带来挑战.如何提高分组丢失和错误原因识别方法的准确率,同时保持低的识别开销和易于在节点上实现是该文研究的重点.基于监督学习理论提出一种轻量级的、准确实时的分组丢失和错误原因识别方法EasiPLED.Easi-PLED通过大量实地场景统计实验对分组接收情况进行分析,提取基于RSSI、LQI和F-BER组成的特征向量作为监督学习模型的输入,并实现了一种低开销、控制和数据分组驱动相结合的F-BER计算方法.为了降低噪声、射频硬件本身和高度动态变化的通信环境对特征值计算的影响,作者提出了一种基于误差滤波器的特征值预测方法.通过3种监督学习方法对二元和多类EasiPLED分类模型进行离线训练和检验,结果表明EasiPLED获得至少79.8%的准确率.最后基于EasiPLED的概率轮询协议验证了EasiPLED的识别性能.实验结果表明,与已有最新方法相比,该文方法最大可以将轮询成功的概率提高43.5%.
- 黄庭培陈海明张招亮崔莉
- 关键词：无线传感器网络物联网
- EasiSolar:一种高效的太阳能传感器网络节点系统设计与实现被引量：26
- 2012年
- 设计并实现了一种具有两级能量存储结构的传感器网络能量自供给节点系统EasiSolar。该系统将价格较低且可无限次充放电的电容与能量密度高且漏电流较小的可充电锂电池结合起来,形成高效的能量存储单元,以减少锂电池的充放电次数,延长锂电池的使用寿命。该系统还通过软硬件协同设计,实现了高效的能量管理方法,包括太阳能电池板最大功率输出跟踪器、能量存储模块充电管理模块和供电选择模块,以最大化地获取环境能量。测试实验结果表明,使用该系统设计的能量采集方法能够至少提高28%的能量采集效率。
- 张静静赵泽陈海明崔莉
- 关键词：无线传感器网络软硬件协同设计
